本发明专利技术公开了一种聚苯并咪唑离子传导膜及其制备方法，具体公开了使用碱/醇混合溶液作为溶剂制得聚苯并咪唑膜液，刮得的聚苯并咪唑液膜先经预蒸发再在有压力的条件下凝固成型，最后浸泡在碱液中而制得。本发明专利技术采用碱、醇混合溶液作为溶剂，碱不但可作为溶剂溶解聚苯并咪唑，还可作为掺杂剂与聚苯并咪唑上的N‑H活泼氢发生反应形成OH<supgt;‑</supgt;，OH<supgt;‑</supgt;与OH<supgt;‑</supgt;形成氢键，该种通过先掺杂形成的OH<supgt;‑</supgt;，产生的氢键在分子尺度上比较均匀，且不会在使用过程中流失，从而稳定了聚苯并咪唑离子传导膜的性能；本发明专利技术制得的聚苯并咪唑离子传导膜的离子传导率高，吸水率高，溶胀率低，在使用过程中OH<supgt;‑</supgt;流失率少。
1、离子传导膜是一种离子选择性透过膜，在电池中起到为离子迁移和传输提供通道、分离气体反应物并阻隔电解液的作用。该膜应用于电池中，必须具备在较宽的温度范围内具有高的离子传导能力；较好的热/化学稳定性；较好的尺寸稳定性；一定的力学性能和较长的电池寿命；较好的加工性能及化学兼容性，便于制作膜电极；适当的性能/价格比等。
3、聚苯并咪唑类聚合物因其优异的化学稳定性、机械性能与热稳定性等优点，在阴离子传导膜领域获得了一些应用。其制备阴离子传导膜的方法有共混、碱功能化和接枝季铵功能化三种。其中，碱功能化是利用聚苯并咪唑本身含有n-h活泼氢，这种活泼氢在水中可以部分解离出质子使pbi与碱反应，此时苯并咪唑上的吡啶氮就作为氢键位点来传递oh-。其不需要复杂的化学反应，只需使用溶剂（n,n-二甲基乙酰胺、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜或甲磺酸）将聚苯并咪唑溶解制得致密膜或多孔膜，然后直接将制得的聚苯并咪唑膜浸泡在碱液中即可获得。虽然该种方法制得的阴离子传导膜通常具有良好的电导率，但是通过氢键吸附包裹的部分oh-会在水中慢慢流失，导致电导率在水中下降速度较快，使得通过碱功能化制得的pbi阴离子传导膜在产生水的h2/o2燃料电池中的性能受到了很大限制。
r/>技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有碱功能化制备聚苯并咪唑离子传导膜的缺点，提供一种聚苯并咪唑离子传导膜的制备方法，该制备方法溶解温度低，工艺条件简单，易于实现产业化生产。
2、本专利技术的聚苯并咪唑离子传导膜的制备方法是使用碱/醇混合溶液作为溶剂制得聚苯并咪唑膜液，将聚苯并咪唑膜液经刮制得聚苯并咪唑液膜，然后先经预蒸发再在有压力的条件下凝固成型，最后浸泡在碱液中而制得。
3、本专利技术的聚苯并咪唑离子传导膜的制备方法，包括以下步骤：
4、s1将碱、醇配置成碱/醇混合溶液作为溶剂；
5、s2将所述碱/醇混合溶液、聚苯并咪唑和添加剂经混合、溶解制得聚苯并咪唑膜液；
6、s3将所述聚苯并咪唑膜液刮制在平整基材表面制得聚苯并咪唑液膜；
7、s4将所述聚苯并咪唑液膜先经预蒸发制得聚苯并咪唑初态膜；
8、s5对所述聚苯并咪唑初态膜施加压力，并置于凝固浴中凝固成型制得聚苯并咪唑膜；
9、s6将所述聚苯并咪唑膜浸泡在碱液中即制得。
10、根据本专利技术，步骤s1中所述碱为氢氧化钾或氢氧化钠。
11、根据本专利技术，步骤s1中所述醇为乙醇、丙二醇、乙二醇、异丙醇和丙三醇中的一种。
12、根据本专利技术，步骤s1中所述碱、醇混合溶液中碱、醇的质量比为1～30：70～99。
13、根据本专利技术，步骤s2中所述碱/醇混合溶液、聚苯并咪唑和添加剂的质量比为70～96.95：3～20：0.05～10。
14、根据本专利技术，步骤s2中所述添加剂为无机物。
15、进一步地，所述无机物为二氧化锆、二氧化钛、二氧化硅、石墨烯、沸石、蒙脱土、粘土、mof（金属有机框架材料）、cof（共价有机框架材料）、钛酸四丁酯和正硅酸乙酯中的一种。
16、根据本专利技术，步骤s2中所述溶解温度为40～70℃。
17、根据本专利技术，步骤s4中所述预蒸发温度为10～160℃，预蒸发时间为2～300s。
18、根据本专利技术，步骤s4中所述聚苯并咪唑初态膜的表面已凝固，内部还呈液膜状态。
19、根据本专利技术，步骤s5中所述施加压力是在聚苯并咪唑初态膜表面施加一个重力板。
20、根据本专利技术，步骤s5中所述凝固浴为水、乙醇、乙二醇、异丙醇和上述两种混合物中的一种。
21、根据本专利技术，步骤s6中所述碱液为氢氧化钾水溶液或氢氧化钠水溶液。
22、根据本专利技术，步骤s6中所述碱液的浓度为1～6mol/l。
23、根据本专利技术，步骤s6中所述浸泡温度为室温～80℃。
24、根据本专利技术，步骤s6中所述浸泡时间为4～200h。
25、本专利技术的另一目的在于提供一种聚苯并咪唑离子传导膜，该膜具有高离子传导率，高吸水性，低溶胀度。
26、本专利技术与现有技术相比，具有如下优势：
27、1）本专利技术采用碱、醇混合溶液作为溶剂，碱不但可作为溶剂溶解聚苯并咪唑，还可作为掺杂剂与聚苯并咪唑上的n-h活泼氢发生反应形成oh-，oh-与oh-形成氢键，该种通过先掺杂形成的oh-，产生的氢键在分子尺度上比较均匀，且不会在使用过程中流失，从而稳定了聚苯并咪唑离子传导膜的性能；
28、2）本专利技术在制备聚苯并咪唑离子传导膜的过程中先通过形成聚苯并咪唑初态膜，其表面凝固确保了聚苯并咪唑膜表面形成致密皮层，内部还呈现液膜状态，可在凝固浴中进一步凝固成型，由于醇类溶剂挥发速度快，与凝固浴的交换速度也快，内部可形成堆叠的结构，从而改善了传统聚苯并咪唑膜要么致密要么多孔的结构，提高其离子传导性能；
29、3）本专利技术的聚苯并咪唑离子传导膜的制备方法简单，溶解温度低，工艺流程短，易于实现放大生产；制得的聚苯并咪唑离子传导膜的离子传导率高，吸水率高，溶胀率低，在使用过程中oh-流失率少。
本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.聚苯并咪唑离子传导膜，其特征在于，使用碱/醇混合溶液作为溶剂制得聚苯并咪唑膜液，将所述聚苯并咪唑膜液经刮制得聚苯并咪唑液膜，然后先经预蒸发再在有压力的条件下凝固成型，最后浸泡在碱液中而制得。
2.聚苯并咪唑离子传导膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述碱为氢氧化钾或氢氧化钠；步骤S1中所述醇为乙醇、丙二醇、乙二醇、异丙醇和丙三醇中的一种；步骤S1中所述碱、醇混合溶液中碱、醇的质量比为1～30：70～99。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述碱/醇混合溶液、聚苯并咪唑和添加剂的质量比为70～96.95：3～20：0.05～10。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述添加剂为无机物；进一步地，所述无机物为二氧化锆、二氧化钛、二氧化硅、石墨烯、沸石、蒙脱土、粘土、金属有机框架材料、共价有机框架材料、钛酸四丁酯和正硅酸乙酯中的一种。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述溶解温度为40～70℃；步骤S4中所述预蒸发温度为10～160℃，预蒸发时间为2～300s。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S5中所述施加压力是在聚苯并咪唑初态膜表面施加一个重力板。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S5中所述凝固浴为水、乙醇、乙二醇、异丙醇和上述两种混合物中的一种。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S6中所述碱液为氢氧化钾水溶液或氢氧化钠水溶液；所述碱液的浓度为1～6mol/L。
10.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S6中所述浸泡温度为室温～80℃；所述浸泡时间为4～200h。
...
【技术特征摘要】
1.聚苯并咪唑离子传导膜，其特征在于，使用碱/醇混合溶液作为溶剂制得聚苯并咪唑膜液，将所述聚苯并咪唑膜液经刮制得聚苯并咪唑液膜，然后先经预蒸发再在有压力的条件下凝固成型，最后浸泡在碱液中而制得。
2.聚苯并咪唑离子传导膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述碱为氢氧化钾或氢氧化钠；步骤s1中所述醇为乙醇、丙二醇、乙二醇、异丙醇和丙三醇中的一种；步骤s1中所述碱、醇混合溶液中碱、醇的质量比为1～30：70～99。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述碱/醇混合溶液、聚苯并咪唑和添加剂的质量比为70～96.95：3～20：0.05～10。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述添加剂为无机物；进一步地，所述无机物为二氧化锆、二氧化钛、二氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：王丽华，汪前东，何敏，赵彤，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。